【笔记】Altera – Quartus II使用方法——工程创建、Modelsim破解/仿真、Verilog编写、举例（待续）[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

Altera – Quartus II食用方法

• @ 代码 => 模块原理
  • [1/2]Processing => Start => Start Analysis & Elaboration
  • [2/2] Tools => Netlist Viewers => RTL Viewers
  • [效果] 模块原理图
• 开发板 – EP4CE10
  • 开发板综合测试
• FPGA简介
  • FPGA & ARM
  • FPGA制造商
  • FPGA优势
  • FPGA应用领域
  • FPGA内部结构
  • FPGA开发流程
• Quartus II
  • 开发流程
  • 0、工程路径
  • 1、打开软件
  • 2、新建工程
    • 1/5 选择路径、工程名
    • 2/5 添加已有的设计文件
    • 3/5 芯片选型：EP4CE10
    • 4/5 第三方工具，不使用
    • 5/5 总结
  • 3、设计输入
    • 1、双击，无设计文件时：**File** => **New** => **Verilog HDL File**
    • 2、编写设计文件
    • 3、保存 设计文件
  • 4、配置
    • TAB 配置
    • 双用引脚，改为GPIO功能：
  • 5、分析与综合
  • 6、引脚分配（Pin Planner）
  • 7、编译工程
  • 8、下载程序
    • 下载到**SRAM**，断电丢失
    • 生成FLASH文件
    • 下载FLASH文件，重新上电后运行FLASH
    • 擦除FLASH
• SignalTap II（信号窃听）

• 1、打开
• 2、添加信号
• 3、配置信号时钟（采样频率、采样个数）
• 4、连接下载器
• 5、编译工程
• 6、下载代码
• 7、查看信号
• 8、使用后关闭SignalTap II，节约资源

• Modelsim仿真环境搭建——业界公认仿真最优秀
  • Modelsim简介
  • ☑前仿真FPGA（功能仿真）
  • 后仿真设计（时序仿真，布局布线后仿真）
  • Modelsim版本（功能最全的SE版）
  • Modelsim安装
  • Modelsim破解
  • 联合仿真（自动仿真）
    • 1、**Quartus II关联ModelSim：**
    • 3、生成Test Bench模板
    • 4、打开生成的Test Bench文件
    • 5、修改Test Bench激励文件，保存
    • 6、修改顶层文件的延迟时间，保存
    • 7、Quartus II配置仿真功能
    • 8、开始仿真
    • 8.1、功能仿真`前仿真`
    • 8.2、门级仿真/时序仿真，需要先编译`后仿真`
  • 手动仿真`前仿真`（修改代码后不必重启ModelSim）
    • 1、新建项目，添加设计文件，新建激励文件
    • 2、编辑激励文件
    • 3、代码检查
    • 4、启动仿真
    • 5、添加波形
    • 6、观察波形（同上）
    • 7、修改设计文件
  • 手动仿真`后仿真`
    • 1、Quartus II重新编译，生成编译后文件
    • 2、拷贝文件
    • 3、ModelSim添加、编译网表文件
    • 4、开始仿真
    • 5、添加到波形
    • 6、观察波形，与时钟不对应，有延时
• Verilog简介
  • 1、什么是FPGA：可编程的集成电路
  • 2、什么是HDL：硬件描述语言
  • 3、Verilog简介
• Verilog基础语法
  • 1、基础知识
    • 逻辑值:
    • 数字进制格式:
    • 标识符:
    • 标识符推荐写法:
  • 2、数据类型
    • 寄存器`reg: x`
    • 线网`wire/tri: z`
    • 参数`parameter`
  • 3、运算符
    • 1、算术
    • 2、关系
    • 3、逻辑
    • 4、条件
    • 5、位
    • 6、移位
    • 7、位拼接
  • 运算符优先级
• Verilog程序框架
  • 1、Verilog注释
  • 2、Verilog关键字
  • 3、Verilog程序框架
  • 4、模块调用
• Verilog高级知识点
  • 1、结构语句`initial,always`
  • 2、赋值语句
  • 3、条件语句`initial,always`
  • case:
• 有限状态机Finite State Machine
  • 1、状态机概念
  • 2、状态机模型
  • 3、状态机设计（4段论）
  • 4、状态机举例
  • 输出寄存器作用：

@ 代码 => 模块原理图

[1/2]Processing => Start => Start Analysis & Elaboration

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[2/2] Tools => Netlist Viewers => RTL Viewers

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[效果] 模块原理图

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开发板 – EP4CE10

正面

背面

板上资源

开发板综合测试

FPGA-test

FPGA简介

• FPGA（Field Programmable Gate Array）现场可编程门阵列。
• 半定制电路 ZYNQ：FPGA + ARM

FPGA & ARM

FPGA制造商

• Xilinx（赛灵思）：发明FPGA 50%
• Altera（阿尔特拉），现已被Intel收购 40%
• Lattice（莱迪思）
• Microsemi（美高森美）

FPGA优势

• 运行速度快
• 引脚多（数百上千），适合大规模系统设计
• 并行执行，效率高
• 包含大量IP核，方便开发
• 设计灵活

FPGA应用领域

• 通信领域
• 算法实现
• 嵌入式
• 5G无线、自动驾驶、人工智能、云计算

FPGA内部结构

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• **可编程IO单元：**可编程IO、上下拉电阻、驱动电流大小
• **可编程逻辑单元：**查找表（LUT）、寄存器
• **底层嵌入式功能：**锁相环、DSP、。。。
• **块RAM：**存储器、RAM、ROM
• **布线资源：**影响驱动能力、传输速度
• 硬核：

FPGA开发流程

• 设计输入最重要。

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Quartus II

• Quartus II 是Altera公司为FPGA/CPLD芯片设计的集成开发软件。
• 输入形式：原理图、VHDL、Verilog、HDL。
• 包含PFGA完整实际流程：设计输入、综合适配、仿真、下载。

开发流程

工程路径 =>打开软件 =>新建工程 =>设计输入 =>配置工程 =>分析综合 =>分配引脚 =>编译工程sof =>下载程序

0、工程路径

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1、打开软件

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2、新建工程

1/5 选择路径、工程名

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2/5 添加已有的设计文件

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3/5 芯片选型：EP4CE10

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4/5 第三方工具，不使用

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5/5 总结

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3、设计输入

• 双击，可更改芯片型号

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1、双击，无设计文件时：File => New => Verilog HDL File

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2、编写设计文件

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3、保存 设计文件

• 保存到rtl文件夹中;
• 文件名与module名一致。

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4、配置工程

TAB 配置

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双用引脚，改为GPIO功能：

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5、分析与综合

• 启动：分析与综合

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• 分析与综合结果

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6、引脚分配（Pin Planner）

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7、编译工程

• 开始编译

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• 编译结果

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8、下载程序

下载到SRAM，断电丢失

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生成FLASH文件

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下载FLASH文件，重新上电后运行FLASH

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擦除FLASH

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SignalTap II（信号窃听）

• SignalTap II全称SignalTap II Logic Analyzer
• 捕获和显示实时信号（类似示波器）
• FPGA片上调试软件
• 消耗FPGA逻辑资源和RAM资源

1、打开

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2、添加信号

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3、配置信号时钟（采样频率、采样个数）

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4、连接下载器

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5、编译工程

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6、下载代码

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7、查看信号

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8、使用后关闭SignalTap II，节约资源

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Modelsim仿真环境搭建——业界公认仿真最优秀

Modelsim简介

• Modelsim是Mentor公司的，业界最优秀的语言仿真工具；
• 支持Windows和Linux系统；
• 单一内核支持VHDL和Verilog混合仿真；
• 仿真速度快、代码与平台无关，便于保护IP核。

☑前仿真FPGA（功能仿真）

• 功能仿真。
• 验证电路是否符合设计功能。
• 不考虑电路门延迟、线延迟。

后仿真设计（时序仿真，布局布线后仿真）

• 综合考虑门延迟、线延迟。
• 反映电路实际情况。

Modelsim版本（功能最全的SE版）

• SE（System Edition，系统版本）：最高级版本
• PE（Personal Edition，个人版本）
• OEM（Original Equipment Manufacture，原始设备制造商）

Modelsim安装

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Modelsim破解

联合仿真（自动仿真）

1、Quartus II关联ModelSim：

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2、Quartus II选择ModelSim作为仿真软件：

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3、生成Test Bench模板

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4、打开生成的Test Bench文件

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5、修改Test Bench激励文件，保存

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6、修改顶层文件的延迟时间，保存

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7、Quartus II配置仿真功能

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8、开始仿真

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8.1、功能仿真前仿真

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显示进制：

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时间测量： 0-10，计11个数。11*20ns = 220ns

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修改代码，达到10个数，220ns.

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8.2、门级仿真/时序仿真，需要先编译后仿真

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选择内核：1.2V，85℃。直接点击“Run”

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手动仿真前仿真（修改代码后不必重启ModelSim）

1、新建项目，添加设计文件，新建激励文件

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2、编辑激励文件

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// 延时：单位/精度
`timescale 1ns/1ns

module flow_led_tb;

reg		sys_clk;
reg		sys_rst_n;

wire		[3:0]  led;

initial begin
	sys_clk = 1'b0;
	sys_rst_n = 1'b0;
	#100
	sys_rst_n = 1'b1;
end

always #(T/2)	sys_clk = ~sys_clk;

flow_led u_flow_led(
	.sys_clk	(sys_clk),
	.sys_rst_n	(sys_rst_n),
	.led		(led)
);

endmodule

3、代码检查

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4、启动仿真

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5、添加波形

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6、观察波形（同上）

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7、修改设计文件

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也可以用命令进行重新仿真。

【笔记】Altera - Quartus II使用方法——工程创建、Modelsim破解/仿真、Verilog编写、举例（待续）[通俗易懂]

仿真波形运行5us:

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手动仿真后仿真

1、Quartus II重新编译，生成编译后文件

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2、拷贝文件

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3、ModelSim添加、编译网表文件

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4、开始仿真

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5、添加到波形

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6、观察波形，与时钟不对应，有延时

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Verilog简介

1、什么是FPGA：可编程的集成电路

可编程逻辑器件：

• 早期集成电路逻辑功能 固定不变
• 允许用户修改内部集成电路，可编程逻辑器件（Programmable Logic Device）
  • PLD内部电路编程设置；
  • PLD编程数据可擦写。 常用的可编程逻辑器件：
• CPLD：复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device）；基于“乘积项”的编程设置；
• FPGA：现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array）；基于“查找表”的CLB阵列；

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2、什么是HDL：硬件描述语言

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3、Verilog简介

FPGA设计语言：

• 原理图输入法：直观、易于理解；难移植，复杂；
• Verilog：占绝对主导地位； | Verilog | 硬件描述语言、编译下载到FPGA之后，生成电路、并行运行 | | :—–: | ———————————————————— | | C | **软件编译语言、存储到存储器中的指令、串行执行 ** |

Verilog基础语法

1、基础知识

逻辑值:

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数字进制格式:

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标识符:

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标识符推荐写法:

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2、数据类型

寄存器reg: x

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线网wire/tri: z

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参数parameter

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3、运算符

1、算术

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2、关系

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3、逻辑

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4、条件

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5、位

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6、移位

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7、位拼接

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运算符优先级

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Verilog程序框架

1、Verilog注释

// 注释内容

/* 注释内容 */

2、Verilog关键字

常用关键字：

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所有关键字：

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3、Verilog程序框架

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4、模块调用

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Verilog高级知识点

1、结构语句initial,always

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2、赋值语句

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在这里插入图片描述

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3、条件语句initial,always

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case:

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有限状态机Finite State Machine

1、状态机概念

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2、状态机模型

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3、状态机设计（4段论）

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4、状态机举例

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输出寄存器作用：

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发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/142259.html原文链接：https://javaforall.cn